KIT利用喷墨打印机制造布拉格反射镜，大大简化制造工艺

来源：MEMS

电介质反射镜（Dielectric mirrors），也称为布拉格反射镜，是一种几乎可以完全反射光线的镜面。这使得其适用于众多应用，例如相机系统、显微镜、医疗技术或传感器系统。

以前，上述反射镜必须在昂贵的真空设备中制造。而如今，德国卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）的研究人员首次使用喷墨打印机制造出高质量的布拉格反射镜。他们表示，该制造工艺“可以为定制反射镜的数字化制造开辟道路”。该研究成果发表于Advanced Materials期刊。

布拉格反射镜由两种光学材料组成的可调节的多层结构组成，确保特定波长的光以目标方式反射。最常用的是四分之一反射镜，其中每一层的厚度都对应四分之一的波长。

布拉格反射镜的反射强度取决于材料，还取决于材料的层数和材料之间的折射率差。以往，布拉格反射镜的制造工艺必须使用昂贵的真空制造设备。KIT研究团队首次成功地将布拉格反射镜打印在不同载体上，并大大简化了制造工艺。

反射镜打印在薄膜上

由纳米颗粒制成的墨水

KIT光技术研究所Uli Lemmer教授评论说：“开发合适的3D打印墨水并建立可靠的多层生产工艺是一项巨大的挑战。”Uli Lemmer负责该布拉格反射镜制造项目——该项目是“3D Matter Made to Order (3DMM2O)”的一部分，3DMM2O目标是建立可扩展的数字化3D增材制造。

墨水的成分必须具有合适的光学特性，并且是可溶的。此外，每一层应尽可能均匀，以确保层堆叠的一致性。此外，压力必须能够精确控制并且结果必须具有可重复性，以可靠地保证出色的光学性能，即布拉格镜的高反射率。

“由于纳米化学的快速发展，纳米颗粒变得更便宜、更多样化。”Uli Lemmer说道，“我们的团队使用了两种不同材料的混合物，二氧化钛和聚甲基丙烯酸甲酯，作为墨水的光学活性成分。”

“使用上述材料制备的墨水，就能够以极高的精度喷墨打印具有合适的光学特性和厚度的单层材料。我们仅用了十个双层膜就实现了99%的超高反射率。”Uli Lemmer补充说。

该制造工艺可以应用于小至几微米范围的区域，从而可以容易地制造用于微系统技术或用于相机系统的光学元件。另外，也可以打印更大的区域，例如太阳能模块、几平方米的广告展示。反射镜甚至可以打印在柔性塑料薄膜上。“完全数字化的制造工艺允许生产针对应用精确定制的镜面层。与以前的制造工艺相比，这是一项巨大的优势。”Uli Lemmer说道。